Simulação e Modelagem de Sistemas Produtivos em Engenharia

SIMULAÇÃO DE SISTEMAS PRODUTIVOS Gabriela Fonseca Parreira Gregorio Modelagem e simulação de sistemas Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto você deve apresentar os seguintes aprendizados Listar os principais conceitos relacionados a sistemas Definir modelagem de sistemas Explicar a aplicação de simulação de sistemas em engenharia Introdução A compreensão dos problemas que permeiam as organizações exige uma análise sistêmica para a proposição de soluções eficazes Assim compreender as interações e trocas entre os elementos de um sistema é fundamental para a identificação dos gargalos e para a geração de alternativas que contribuam com resultados positivos Considerando a complexidade dos problemas simplificações são necessárias para que as análises possam ser feitas e para que alternativas de solução sejam geradas Portanto a modelagem e a simulação ganham força no cenário empresarial Neste capítulo você vai conhecer o conceito e os componentes de um sistema Além disso você vai conhecer a modelagem de sistemas e verificar a aplicação de técnicas de simulação em engenharia Conceitos de sistemas Existem várias defi nições relacionadas a sistemas e mais especifi camente a sistemas produtivos Essas defi nições não são recentes e a visão sistêmica da organização ganhou destaque considerando a importância de todos os processos funções e tarefas Além disso ela leva em conta a interdependên cia entre eles e o impacto que alterações em um dos elos causam no sistema como um todo Segundo Richard et al 1968 apud CHIAVENATO 2014 um sistema pode ser definido como um conjunto de elementos interdependentes que interagem entre si ou como um grupo de coesões combinadas que formam um conglo merado organizado Já de acordo com Pizza Júnior 1986 um sistema é um conjunto de partes que apresentam dependência entre si e desempenham uma função determinada Ainda segundo o autor tudo aquilo que possui mais de uma parte compõe um sistema desde que haja dependência entre as partes A seguir veja outras definições de sistema CHIAVENATO 2014 O sistema é um conjunto de elementos em interação recíproca O sistema é um conjunto de partes reunidas que se relacionam entre si formando uma totalidade O sistema é um conjunto de elementos interdependentes cujo resultado final é maior do que a soma de resultados que esses elementos teriam caso operassem de maneira isolada O sistema é um conjunto de elementos interdependentes e interagentes no sentido de alcançar um objetivo ou finalidade O sistema é um grupo de unidades combinadas que formam um todo organizado cujas características são diferentes das características das unidades O sistema é um todo organizado ou complexo um conjunto ou com binação de coisas ou partes formando um todo complexo ou unitário orientado para uma finalidade Assim três aspectos suportam o conceito de sistema São eles conjunção de elementospartes interdependência presença de um objetivo A partir desses elementos você pode perceber que nenhum elemento constitui um sistema isoladamente é preciso existir troca ou interação entre os elementos que participam de determinado sistema a troca ou interação existe entre os elementos uma vez que há um objetivo comum entre eles Modelagem e simulação de sistemas 2 Os sistemas podem ser classificados de acordo com a sua constituição a sua natureza e o seu tipo como você pode ver a seguir CHIAVENATO 2014 PIZZA JÚNIOR 1986 Quanto à constituição os sistemas podem ser abstratosconceituais compostos de conceitos filosofias planos e ideias ou físicosconcretos que são compostos de equipamentos máquinas objetos coisas reais Estes podem ser definidos em termos quantitativos de desempenho Quanto à natureza os sistemas se dividem em naturais e artificiais Os primeiros são os seres vivos e algumas instituições Os sistemas artificiais são as empresas por exemplo que são criadas para atender a necessidades emergentes Quanto ao tipo os sistemas podem ser abertos quando existe interação com o ambiente ou fechados quando tal interação não existe Por sua vez um sistema produtivo pode ser compreendido como um conjunto de elos ou agentes empresas indústrias organizações eou pessoas processos que interagem de alguma forma pois possuem pelo menos um objetivo comum relacionado à produção de bens e serviços A interação entre os elementos que compõem o sistema deve proporcionar uma relação ganha ganha entre seus elementos Moreira 2011 define sistema de produção como um conjunto de atividades e operações interrelacionadas envolvidas na produção de bens caso de indústrias ou serviços Ainda segundo o autor o sistema de produção é uma entidade abstrata porém muito útil para dar uma ideia de totalidade Na Figura 1 a seguir você pode ver os elementos que compõem um sistema de produção Figura 1 Sistema de produção 3 Modelagem e simulação de sistemas No sistema produtivo representado na Figura 1 os fornecedores disponi bilizam tanto os recursos que sofrerão transformação como a matériaprima como os recursos que serão utilizados para transformar os insumos em produtos eou serviços O processo de transformação é constituído de máquinas equipa mentos e pessoas que organizados transformam e agregam valor às entradas As saídas do processo seguem para os clientes intermediários ou finais Fazem parte desse sistema a sociedade o governo e o ambiente físico que influenciam a organização do sistema produtivo Como você pode imaginar compreender o sistema produtivo é o ponto de partida para a identificação de problemas e oportunidades de melhorias organizacionais A análise sistêmica das empresas permite revelar o geral no particular indicando as propriedades gerais das organizações de maneira global e totalizante CHIAVENATO 2014 Modelagem de sistemas Pela sua própria natureza a gestão da produção em sistemas produtivos é um campo fértil e adequado para a aplicação de procedimentos formais de análise de problemas de decisão Tomar decisões é talvez a tarefa mais difícil nas organizações Essa tarefa cabe ao gerente e é o principal elemento que o dis tingue dos outros colaboradores uma vez que envolve uma situaçãoproblema com diversas alternativas de solução MOREIRA 2011 A análise e a solução de problemas dos sistemas podem ser facilitadas por meio da construção de modelos ou seja por meio da modelagem de sistemas A modelagem é um meio utilizado para a representação formal dos processos organizacionais retirando a subjetividade por meio da representação de todos os requisitos necessários Um modelo é uma representação simplificada da realidade LIMA et al 2009 Assim modelar um sistema consiste em construir uma representação do sistema real que possibilite realizar experimentos e avaliar os resultados sem interferir no modelo real LAW KELTON 2000 É a possibilidade de realizar diversos experimentos e de avaliar resultados que auxilia no processo de tomada de decisão Modelagem e simulação de sistemas 4 Para Moreira 2011 a modelagem é o processo de transformar os dados de um problema e organizálos segundo as necessidades formais de um modelo matemático Segundo Lima et al 2009 alguns pontos influenciam o processo de modelagem como você pode ver a seguir Escolha do nível adequado de abstração deve considerar informa ções relevantes ao objeto em estudo e desconsiderar informações não pertinentes Ela depende do propósito do modelo Escolha da linguagem utilizada para a representação do modelo deve considerar a linguagem mais adequada para a descrição das representações A Figura 2 ilustra as vantagens da construção de modelos Figura 2 Vantagens da construção de modelos Como você pode ver na Figura 2 a construção de modelos torna a situação real mais simples de forma que as experimentações sejam feitas e auxiliem no processo de tomada de decisão Segundo Moreira 2011 existem três tipos de modelos veja a seguir Icônicos são réplicas físicas de um objeto real que podem ser do mesmo tamanho ou de tamanhos diferentes como as maquetes Analógicos são modelos físicos que não conservam a forma do objeto que está sendo representado como os termômetros Matemáticos são aqueles em que determinada situaçãoproblema ou as propriedades de um objeto são concebidas por meio de símbolos e variáveis matemáticas passíveis de manipulação na busca de uma solução 5 Modelagem e simulação de sistemas A modelagem é amplamente utilizada na indústria Ela permite a investigação de processos sem promover interferências nas operações reais Isso contribui com o processo de tomada de decisão tornandoo mais ágil e menos custoso Simulação de sistemas em engenharia A engenharia lida rotineiramente com problemas complexos que demandam a avaliação de alternativas que conduzem à melhor decisão Avaliar o impacto de alterações de uma parte ou elo do sistema nos demais ou da mudança de uma variável no sistema como um todo auxilia na proposição de soluções mais adequadas Após a construção de um modelo que é a representação da realidade de forma simplificada a simulação permite testar o seu comportamento sob inúmeras situações e condições Segundo Harrell e Donald 2000 apud ANTO NELLI CASSOLO YAMADA 2015 a simulação é um recurso que auxilia na obtenção de soluções Ela representa diversos meios e recursos produtivos com suas relações e interações gerando informações que auxiliam na tomada de decisões sobre o que fazer e quando fazer De acordo com Moreira 2011 p 28 a simulação envolve a construção de um modelo e o seu teste ou seja a sua operação e o seu comportamento sob variadas condições A ideia básica é estudar tentativamente o comportamento do modelo visando a obter solu ções ou conhecer melhor as condições de operação da realidade que se está representando pelo modelo Embora seja um consenso entre os autores que a simulação faz uma simplifica ção da realidade Chiwf e Medina 2006 afirmam que ela não traz desvantagens para as análises pois os modelos simulados aproximamse da realidade Na engenharia a simulação é amplamente utilizada uma vez que é tarefa dessa ciência solucionar problemas de alta complexidade que envolvem inú meras variáveis principalmente problemas relacionados à gestão da produção e da operação A utilização de técnicas de simulação em engenharia tem as seguintes vantagens Modelagem e simulação de sistemas 6 simplifica a situação real permite a visão sistêmica das operações apresenta baixo custo portanto é mais viável do ponto de vista financeiro permite testar inúmeras hipóteses dá confiabilidade aos resultados se comparados à realidade possibilita prever o comportamento do sistema diante de situações de alto risco Existem várias ferramentas computacionais que podem ser utilizadas na simulação É o caso de Arena Promodel e Flexsim Essas ferramentas permitem construir modelos e simular sistemas de produção reais para que a equipe identifique possíveis problemas e avalie alternativas de soluções Segundo Harrel et al 2002 uma das principais vantagens da simulação que se aplica também à engenharia é a possibilidade de fazer testes sem interromper ou perturbar o sistema real No entanto a aplicação de simula ção nas indústrias exige treinamento da equipe disponibilidade de dados e investimento em ferramentas adequadas ao cenário Veja alguns exemplos de aplicações de simulação em engenharia definição de capacidade produtiva projeção de tempo de atendimento projeção de tempo de produção projeção de estoques previsão de utilização de recursos representação de fluxo de materiais representação de fluxo de pessoas dimensionamento de filas Na Figura 3 a seguir veja uma representação estática de um sistema de produção que contém esteiras A representação foi elaborada no software Flexsim 7 Modelagem e simulação de sistemas Figura 3 Simulação elaborada no Flexsim Fonte Flexsim 2019 A simulação permite estudar em um ambiente virtual o comportamento estático e dinâmico que envolve determinado problema Assim ela permite avaliar as respostas do sistema diante de determinadas condições que irão ocorrer no mundo real LODER BENDER 2007 ANTONELLI G CASSOLO A YAMADA M Análise da simulação de uma linha de pro dução no segmento da confecção industrial com o software flexsim Revista Produção Industrial Serviços v 1 n 2 2014 Disponível em httpwwwdepuembrgdctindex phprevprodarticleview122 Acesso em 9 abr 2019 CHIAVENATO I Introdução à teoria geral da administração 9 ed São Paulo Manole 2014 CHWIF L MEDINA A C Modelagem e simulação de eventos discretos São Paulo Saraiva 2006 FLEXSIM Utah Flexsim Software Products 2019 Disponível em httpswwwflexsim com Acesso em 9 abr 2019 HARREL C R MOTT J R A BATEMAN R E BOWDEN R G GOGG T J Simulação otimizando os sistemas 2 ed São Paulo IMAM 2002 136p LAW A M KELTON D W Simulation modeling and analysis 3 ed New York McGraw Hill 2000 Modelagem e simulação de sistemas 8 LIMA T et al Modelagem de sistemas baseada em agentes alguns conceitos e ferra mentas In SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSOREAMENTO REMOTO 14 2009 Anais Natal INPE 2009 LODER L BENDER F O uso de programas de simulação em cursos de engenharia possibilidades e necessidades In CONGRESSO BRASILEIRO DE EDUCAÇÃO EM ENGE NHARIA 35 2007 Anais Curitiba 2007 MOREIRA D A Administração da produção e operações 2 ed São Paulo Cengage Learning 2011 PIZZA JÚNIOR W Considerações sobre a teoria geral de sistemas Revista Administração Pública v 20 n 2 1986 Disponível em httpbibliotecadigitalfgvbrojsindexphp raparticleview10026 Acesso em 9 abr 2019 9 Modelagem e simulação de sistemas Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem Na Biblioteca Virtual da Instituição você encontra a obra na íntegra Conteúdo